안녕하세요 설효훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 화성의 표면에는 물이 존재할 가능성이 있나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 옥스퍼드대 지구과학부 자연환경조사국(NERC) 존 웨이 드(Jon Wade) 박사팀은 화성의 광물을 분석하면 이에 대한 해답을 얻을 것이라고 확신하고, 지구의 암석 구성 을 확인하는데 사용된 모델링 방법을 적용했다. 이를 통 해 화성 표면의 물이 암석과 반응해 얼마나 많이 없어졌 는지를 계산했다. 연구팀은 암석 온도와 지표면 아래의 압력 및 일반적인 화성의 구성요소가 화성의 표면에서 어 떤 역할을 했는지를 평가했다.연구 결과 화성에 있는 현무암은 지구에 있는 것보다 2 5% 정도 더 많은 물을 저장할 수 있으며, 그에 따라 화성 표면의 물을 암석 안으로 끌어들인 것으로 나타났다.웨이드 박사는 "많은 이들이 화성의 물이 어디로 갔는지 오랫동안 고심해 왔으나 단순하게 암석과의 반응 결과 물 이 흡수됐을 것이란 이론은 지금까지 적용해보지 않았다" 며, "화성의 맨틀을 산화시키기 위해서는 다른 반응이 필 요하다고 믿을 수 있는 증거가 있다"고 말했다. 예를 들어 화성의 운석은 지표의 암석에 비해 화학적으로 (산화가) 환원되고 조성이 매우 다른 것처럼 보이는데, 그에 대한 이유와 함께 화성에서 왜 모든 물이 사라져 버렸는가 하 는 의문은 화성의 광물학에서 해답을 찾을 수 있다는 것 이다.출처 : 교육부 - 화성의 물은 어디로 사라졌을까?
화학
Q. 필수아미노산은 우리몸에서 어떤 역할을 하나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 발린(Valine), 류신(Leucine), 이소류신(Isoleucine)은 BCAA이다. 일반적으로 근육 및 운동과 관련된 메커니즘에서 그 중요성이 잘 알려져있지만 신경전달물질(neurotransmitter)과 관련해서 뇌기능의 안정된 상태를 위해서도 필요하다. 메티오닌(Methionine)은 필수아미노산중에서는 유일하게 S(황)을 가지고있어서 면역계와 해독작용에 반드시 필요하다. 이 또한 신경전달물질을 형성하는 반응을 포함하여 수많은 생화학적 메틸 공여 반응에 관여한다. 페닐알라닌, 트립토판은 뇌의 신경전달물질전구체로 역시 매우 중요하다. 페닐알라닌은 도파민,노르아드레날린의 전구체이고 트립토판은 세로토닌의 전구체이다. 발린에 산소(O)가 결합한 트레오닌(Threonine)은 전하를 띄지않는 극성이고 라이신(Lysine)은 (양)전하를 띄는 염기성이다. 혈장에서 트레오닌(Threonine) 증가는 뇌 글리신(Glycine)의 증가와 연계하여 뇌의 신경 전달 물질 균형에 영향을 미친다. 라이신(Lysine) 단백질은 뉴런의 가장 중요한 단백질 중 일부이며 L-라이신이 통증 유발 행동의 생물학적 중요성에 따라 선택적 뇌 활동에 영향을 미친다. 다른 필수아미노산들도 그렇지만 특히나 트레오닌과 라이신은 식물에서는 거의 찾아보기 어려운 동물들에서 풍부한 성분으로 육류성 필수아미노산이라고 할수있다. 한편 굳이 필수아미노산들의 공통점을 찾아본다면 카르복시기 골격(backbone)의 베타탄소이후에서 6각형 고리인 방향족 탄화수소 또는 암모니아(-NH3) 또는 메틸기(-CH3)가 온다. 이것은 바꾸어말하면 척추동물에서 6각형 고리인 방향족 탄화수소 또는 암모니아(-NH3) 또는 베타탄소이후에서 신장되거나 분지(branched)되는 메틸기(-CH3)를 생화학적으로 다루는것이 매우 어려운 기작임을 시사한다고 할수있다.출처 : 나무위키 - 필수아미노산
지구과학·천문우주
Q. 위산이 염산 처럼 산도가 높다고 하는데
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 인체의 내장 중 하나인 위는 인체가 섭취한 영양분 중에서 단백질을 흡수하기 위한 기초 작업을 담당하는데, 그 역할을 하기 위해서 위액에는 펩신과 염산이 포함되어 있다. 펩신이 단백질을 분해하고 염산은 살균과 효소(펩신)의 활성 pH를 만들어주는 역할을 한다. 따라서 위액은 기본적으로 강한 산성을 띠고 있다. pH는 사람과 신체 상태에 따라 조금씩 다르지만 보통 3에서 1 사이이며, 경우에 따라서는 마이너스 수치로도 내려간다. 더불어 이 강산성 때문에, 위로 들어온 어지간한 세균들은 박멸당한다.그러나 가끔 위액까지 버티는 세균도 있는데, 바로 헬리코박터균. 헬리코박터 파일로리 균은 아래서 설명할 뮤신 층에 파고 들어가서 생존할 수 있다. 이 균은 위염을 일으킬 수 있으며, 위암과도 상관관계가 있다는 것이 보고되어 있다. 이 균을 발견한 마샬 박사와 워렌 박사는 그 공로로 2005년 노벨 생리 의학상을 받았다.강한 산성인 위액으로부터 위장을 보호하기 위해 뮤신(mucin)이라는 점액을 분비해 보호하고 있지만, 이 점액이 무력화된다면 위벽도 손상을 받게 된다. 그리고 정도가 심해지면 궤양이라 불리는 손상이 생긴다. 또 심각할 경우 구멍이 뚫릴 수도 있는데, 이를 위천공이라고 하며, 위장을 들어내야 할 수도 있다.가끔 시큼한 노란 물을 토했다는 이야기가 있어서 위액을 노란색으로 알고 있는 경우가 있지만, 위장이나 식도에 남아 있던 찌꺼기나 각종 인체 분비물들이 섞여서 그런 것일 뿐, 실제 위액은 무색투명하고 냄새도 없다. 그 노란 물은 담즙이다. 다만 위액을 마시면 당연히 신맛이 날 것이다.출처 : 나무위키 - 위액염산은 보통 농도 10% 이하를 묽은 염산(pH-0.5), 35% 이상을 진한 염산(pH-1)이라고 합니다.
화학
Q. 한번씩 자동차 머플러에 물떨어지는데 왜그런거죠?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 머플러는 소음을 줄여주며, 엔진에서 발생하는 가스 를 차 밖으로 배출하는 역할을 합니다. 머플러에서 나 오는 액체는 물로 지극히 일반적인 현상이라고 볼 수 있습니다.머플러에서 발생하는 휘발류에 포함된 수소와 공기 중에 산소가 만나 연소하게 되면서 물이 생기는 것입 니다.대부분 수증기로 날아가지만, 공회전을 오래했거나, 배기압력이 낮을 경우에는 머플러에 물이 쌓이게 되 는데, 그 후에 배기압력이 높아지면 쌓인 물이 배출되 게 됩니다.출처 : 공임나라 - 자동차 머플러에서 물이 떨어지는데 정상인가요?
생물·생명
Q. 병아리도 오줌을 배출하는가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 닭은 소변과 대변을 한 덩어리에 싸는데 아래 노란 부분이 대변이고 하얀 부분이 소변이다. 노란 닭똥 사진은 갓 태어난 병아리여서 대변부분이 달걀 노른자처럼 노란데 병아리가 태어난지 며칠 지나면 계속 갈색을 띤다. 굳이 ‘닭똥이 고체인 이유’ 글을 올릴 때 갓 태어난 병아리똥 사진을 올리는 것은 노란색이 갈색보다 낫기 때문이다. 병아리가 막 부화하고 부화기 안에서 일정 시간을 있으면, 털도 말라서 보송보송하게 된 병아리는 냄새도 달걀냄새가 난다. 이때 똥도 달걀 냄새이다. 갓 태어난 병아리를 손으로 들었을 때 무게도 달걀 1개 무게이다.(달걀 껍데기 무게를 빼서 그보단 조금 더 가볍지만 알 크기가 다 달라서 거기서 거기) 닭은 조류여서 고체똥을 싼다. 새부터 설명하겠다. 새는 물을 마실 때 고개를 뒤로 젖혀서 중력의 힘을 이용한다. 따라서 많은 물을 빨리 마시지 못한다. 닭은 비행을 못하지만, 일반 새들은 비행을 하며 물을 섭취하기 위해 때로 지상으로 내려와야 하는데 물도 빨리 못 마시는 데다 천적들에게 표적이 될 시간이 늘어난다. 똥을 액체로 싸면 수분손실이 많지만 고체로 싸면 수분을 아낄 수 있다.출처 : youmox111 t스토리 - 닭똥이 고체인 이유
지구과학·천문우주
Q. 공룡 발자국은 어떻게 지금도 남아 있을 수 있나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 현재 보존되어 있는 고성 공룡발자국은 단단한 암석과 같아요. 하지만 공룡이 발자국을 남길 당시의 바닥은 돌이 아닌 진흙이었다는 사실. 고성에는 퇴적암에서 드러난 발자국 화석과 화강암에서 드러난 발자국 화석 두 가지가 있습니다.1) 퇴적암 발자국화석진흙이 쌓여 있는 퇴적층에 공룡이 지나가며, 발자국이 생성됩니다. 시간이 지날수록 진흙이 건조되고 딱딱해지고, 발자국 위에는 계속적으로 퇴적층이 쌓여요. 퇴적물의 무게와 열 등 압력을 통해, 암석으로 굳어집니다. 풍화, 침식 작용으로 윗부분이 사라지고, 공룡발자국이 드러납니다.2) 화강암 발자국화석마그마는 5,000도 이상의 고온 액체입니다. 상식적으로 생각해보면 마그마 위에 공룡의 발자국이 찍힌다는 것은 불가능한데요. 고성군 덕명리의 발자국 화석은 이미 공룡의 발자국이 찍혀 만들어진 퇴적암에 마그마가 들어와 지층 밑면에 발자국이 찍혀 만들어진 것입니다.출처 : 고성군청 - 경남 고성 공룡발자국 화석 생성원리, 생성과정은?
전기·전자
Q. 무선이어폰에 과학적 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 블루투스(Bluetooth)란,전파를 이용해서 간단한 정보를 교환할 수 있도록 만드는 근거리 무선 기술 표준을 말합니다.블루투스라는 이름이 붙여진 데에는 재미난 유래가 숨어있는데요,표준 무선 기술이 완성되어 갈 때 즈음 블루투스 개발의 장본인인 짐 카닥과 스븐 매티손은 술자리를 가졌다고 합니다. 매티슨은 '롱쉽' 이라는 책을, 카닥은 '바이킹' 이라는 책을 읽고 이야기를 나누었는데요, 블루투스라고 불렸던 10세기 덴마크와 노르웨이의 국왕 하랄 1세 헤럴드 블로탄이 스칸디나비아반도를 통일한 것과 같이,그들이 개발한 '통합 무선 솔루션'도 pc와 휴대폰 및 각종 IT 기기를 하나의 무선 통신 규격으로 통일할 것이라는 상징적인 의미를 담아 이름 붙였다고 하네요! 그렇다면 본격적으로 문선 이어폰의 작동 원리, 즉 블루투스의 데이터 전달 방식에 대해 알아볼까요?조금 전 다뤘던 블루투스 이용의 핵심은 바로 주파수인데요,주파수는 서로 다른 전파들을 분리하여 간섭을 줄이기 위해영역 별로 할당 영역이 제한되어 있습니다.그런데 블루투스는 와이파이, 지그비와 동일한ISM(Industrial Scientific and Medical) 2.4~2.485GHz의 주파수 대역을 사용한다고 하네요!출처 : 한양대학교 정보시스템학과웹진 - 무선 이어폰의 작동 원리는 무엇일까?
전기·전자
Q. 전기뱀장어로 전기를 생산할 수 있을까요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 아쉽게도 전기뱀장어로 전기를 발생시킬 수는 있지만, 그 지속 시간이 순간적이라 우리가 쓰는 전기로 활용하기에는 많이 부족하다고 합니다. 사람의 체력도 한계가 있듯이 전기뱀장어도 전기를 낼 때마다 전압이 점점 큰 폭으로 낮아진다고 하네요. 아마존강의 주민들도 전기뱀장어를 잡을 때는 막대기로 먼저 쳐서전기뱀장어가 전기를 내도록 유도하고, 이후 지치게 되면 그물로 잡는다고 합니다. 결론적으로 순간 고전압의 전기를 생산하지만, 전류가 약하고,그 양도 일정치 않아서 일상생활의 전기로활용하기 어렵습니다. 흔히 낙뢰를 생각하시면 쉬운데요. 강력한 전압을 가지고 있지만, 순간적이라 우리가 전기로 활용할 수 어렵다는 것과 마찬가지죠.'수천 마리의 전기뱀장어를 한꺼번에 모아 발전소처럼 운영할 수 있지 않을까'라는 특별한 생각을 할 수도있지만, 관리비용이 많이 들어 배보다 배꼽이 더 큰 상황이 나올 수 있습니다. 오히려 먹이값이 더 들어갈수도 있겠네요.전기뱀장어는 몸에서 강력한 전류를 흘려 먹이를 기절시키고 잡아먹기로 유명합니다. 최대 850V의 전기를 발생시키는데, 그 힘은 악어나 말처럼 큰 생물들도 기절 혹은 감전사까지 시킬 정도로 막강합니다. 우리가 흔히 쓰는 220V보다도 몇 배는 강한 수준입니다.출처 : 한국전기연구원 - 전기뱀장어로 전기 생산을 할 수 있을까? 위에 보시느것과 같이 순간적으로 전기뱀장어는 850v까지 전기를 발생할수 있어서 우리가 사용하는 220v보다 몇배 세기 때문에 1마리만 있어서 전구를 켤수 있습니다.
생물·생명
Q. GMO식품의 유전자는 어떤 방식으로 변형시키는가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다.◇ GMO를 만드는 과정1 동물, 식물, 미생물을 대상으로 유용한 특성을 결정하는 유전자를 탐색해서 DNA를 추출한다.2 원하는 성질의 단일 유전자만을 분리하고, 이 유용유전자가 다른 생물체 내부에서 효과적으로 작용할 수 있도록 유용유전자를 삽입한다.3 유용유전자를 이식 형질 전환한다.4 새로운 유전자가 삽입되어 형질이 변화된 세포를 조직배양해서 식물체로 재분화시켜 원하는 개체만을 선별한다.◇ GMO를 만드는 방법1) 유전자재조합기술을 이용한 식물 아그로박테리움법(Agrobacterium method)아그로박테리움은 식물에 질병을 발생시키는 박테리아인데, 박테리아 그 자체가 식물세포 속으로 들어가는 것이 아니라 플라스미드가 들어 가서 병을 일으킵니다. 이 아그로박테리아의 기존 병원성은 없애고 식물세포에 유용한 유전자 를 이식하게 하는 방법이 아그로박테리움법입니다.2) 입자총법 (Particle-gun method)식물세포에서 유용한 유전자를 미세한 금속입자에 코팅한 후 그 미립자를 고압가스의 힘으로 변형될 식물에 밀어넣어 유용한 유전자가 직접 들어가도록 하는 방법이 입자총법 입니다.출처 : 식품안전의약처 - 유전자재조합식품 바로 알기
화학
Q. 빨대 굵기가 크면 빨기 어려운 이유는?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 빨대로 음료수를 마실 수 있는 것도 우리가 잘 인식하지 못하고 있는 기압 때문이라는 사실, 알고 계신가요? 그렇습니다. 기압은 ‘공기의 압력’을 말하는데, 이것이 없다면 우리는 빨대를 사용할 수가 없어요. 우리가 빨대를 이용해 음료수를 마실 때에는 다음과 같은 과정을 거치게 됩니다. ① 빨대 속의 공기를 빨아들인다.② 빨대 속의 기압보다 컵 속의 음료수 표면에 작용하는 기압이 세어진다.③ 기압의 차이 때문에 음료수가 빨대를 타고 올라가 우리 입안으로 들어온다. 공기는 우리 눈에 보이지 않기 때문에 우리 일상생활 속에서 공기의 존재를 거의 느끼지 못하고 살아갑니다. 그러나 공기는 우리가 호흡하는 것 이외에도 엄청난 영향력을 우리 생활 곳곳에 미치고 있습니다. 단지 우리가 이를 알아차리지 못하고 살아갈 뿐이죠.(출처: 교육부 블로그 - 우주에서는 빨대로 음료수를 마실수 있을까?)즉 빨대를 빨면 내부 공기 압이 대기압보다 낮아지면서 외부 공기가 음료를 누르면서 위로 올라오는 원리인데 빨대가 커지면 이런 내부 공기압이 덜낮아지고 또한 외부에서 누르는 대기압도 더 커져야 하기 떄문에 빨대가 크면 빨기 어렵습니다.